Forschung 06.02.2004, 18:28 Uhr

Rückkehr ins Reich der Finsternis

in den Marianengraben. Wenige haben es versucht, fast alle sind gescheitert. US-Forscher wollen den Graben jetzt mit einem autonomen Tauchroboter erkunden.

Steil emporragende Wände mit schroffen Spitzen an den Seiten, auf dem Boden eine schlammige Einöde – die Tiefseegräben der Ozeane gehören nicht zu den einladendsten Regionen der Erde. Dort herrschen tiefe Dunkelheit und Wassertemperaturen knapp unterhalb von O°C, dazu drückt das Gewicht eines Autos der Kompaktklasse auf jeden Quadratzentimeter.
Unter geowissenschaftlichem Gesichtspunkt sind die Gräben ungeheuer interessant, trotzdem ist über sie weniger bekannt als über den Mars. Während zurzeit eine Flotte von Fahrzeugen den Roten Planeten erkundet, hat die Menschheit nicht ein einziges U-Boot, das in die Gräben tauchen kann. Die Hand voll Tiefsee-Tauchboote, die es rund um die Welt gibt, schaffen es nur bis etwa 6 500 m.
Das soll jetzt anders werden. Ein Team von Tiefseeforschern am Woods Hole Meeresforschungsinstitut (WHOI) entwickelt im Auftrag der Nationalen Forschungsstiftung der USA ein unbemanntes Unterseeboot, das bis zur Challengertiefe im Marianengraben tauchen kann. Dort ist mit 11 034 m unter dem Meeresspiegel der tiefste Punkt der Ozeane. Rund 4 Mio. € steckt die Stiftung zusammen mit der Marine und dem US-Amt für Ozeanographie und Meteorologie NOAA in den nächsten vier Jahren in die Entwicklung.
Die Meeresforscher wollen das tiefste Segment der Ozeane erkunden. Meeresbiologen, Geologen blicken ebenso gespannt wie Ozeanographen in die Tiefseegräben, denn dort kann man die Plattentektonik am Werk sehen – ähnlich wie an den mittelozeanischen Rücken. „Die Gräben sind Gebiete, in denen die ozeanischen Platten unter Kontinenten oder den Ketten der Inselbogenvulkane ins Erdinnere abtauchen, dort wird die Erdoberfläche praktisch recycelt und geht erneut im Mantelgestein auf“, sagt Dan Fornari, Chefwissenschaftler am Institut. Grundlegende Verständnisfragen über das System Erde, über die es bislang nur Modellvorstellungen gibt, können gelöst werden.
1960 waren Jacques Picard und Donald Walsh an Bord der legendären „Trieste“ die ersten am Boden des Marianengrabens. Erst 1995 kam mit dem japanischen Tauchroboter „Kaiko“ der nächste Besucher. „Beide Missionen zielten aber eher auf die technische Machbarkeit als auf wissenschaftliche Erkenntnis“, so Andy Bowen, Chef der Ingenieurabteilung, die das Boot am WHOI entwickelt. Seit „Kaiko“ im vergangenen Jahr bei einem herannahenden Taifun verloren ging, ist der Weg in die tiefsten Tiefen versperrt.
Die Lücke soll das HROV schließen. Das „hybrid remotely operated vehicle“, oder ferngesteuerte Hybridfahrzeug, kann man sowohl über ein Kabel von Bord des Forschungsschiffes aus steuern, als auch vollkommen autonom betreiben. „Das Boot wird in der Erkundungsphase autonom betrieben, um den Seeboden zu kartieren und interessante Gebiete zu identifizieren,“ erklärt Bowen, „für die nächste Phase wird es dann zurück an Bord geholt, mit Zusatzgeräten ausgestattet und an einem Steuerkabel ausgesandt.“
Kern des Fahrzeugs ist ein torpedoförmiges U-Boot, das mit eigenem Navigationscomputer ausgestattet, bis zu 36 Stunden autonom operieren kann. Wegen des immensen Drucks von gut 1100 Hektopascal in 11 000 m Tiefe wird das Vehikel ein Gehäuse aus Hightech-Keramik bekommen. Mit Kameras und Sonar an Bord kann es dann den Meeresboden detailliert aufnehmen. Dabei legt es maximal 40 Höhenmeter pro Sekunde zurück, so dass es nach knapp fünf Stunden auf dem Grund des Marianengrabens angekommen sein dürfte.
Bei Bedarf soll das Tauchboot mit zusätzlichen Modulen wie Scheinwerfern, Greifarmen, Probennahmebehälter oder weiteren Kameras ausgerüstet werden. „Die Scheinwerfer werden vermutlich auf LEDs basieren“, erläutert Bowen. Die Greifarme werden nicht mehr hydraulisch sondern elektrisch angetrieben, da die konventionelle Hydraulik unter den Bedingungen der Tiefseegräben versagt.
Weil der Roboter die Steuerung der Instrumente nicht mehr autonom leisten kann, wird das Gefährt an die Leine genommen: Ein nur 0,8 mm starkes Glasfaserkabel zur Fernsteuerung verbindet das U-Boot mit dem Mutterschiff. Die Technologie steuert die US-Kriegsmarine bei, die ihre Torpedos ähnlich steuert. Bis zu 60 km weit kann das U-Boot an der Leine fahren. „Diese Grenze setzen uns die derzeit erhältlichen Laser und Kommunikationssysteme“, erklärt Bowen. Verglichen mit den fast armdicken Kabeln, die heutige Tauchroboter leiten, ist das Glasfaserleichtgewicht ein enormer Fortschritt.
Der Nachteil: Der Tauchroboter muss seine Energie in Batterieform mitschleppen. Doch dafür kann dem HROV nicht das Missgeschick von „Kaiko“ passieren, der seinen Strom über das Kabel vom Mutterschiff bezogen hat. Das 15 Mio. Dollar teure Fahrzeug war im Mai vergangenen Jahres wie ein Stein in der Tiefe versunken, nachdem das Kabel gerissen war, über das es mit Energie versorgt wurde. Das HROV würde in diesem Fall auf autonome Navigation umschalten und selbstständig zur Meeresoberfläche zurückkehren.
HOLGER KROKER
Von den Autoren des Buches „Unser blauer Planet“ stammt auch eine 8-teilige BBC-Serie. Der Film dazu läuft seit 29.1. im Kino. Die DVD zur Serie ist ab 23.2. bei www.polyband.de erhältlich.

  • Holger Kroker

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